增粘剂PN759在橡胶与钢丝帘线粘合中的应用研究

李 庄， 李 强， 褚夫强

(洛阳船舶材料研究所，河南 洛阳471000)

增粘剂PN759在橡胶与钢丝帘线粘合中的应用研究

李 庄， 李 强， 褚夫强

(洛阳船舶材料研究所，河南 洛阳471000)

PN759是一种新型环保型增粘剂。文中针对轮胎行业橡胶与钢丝帘线的粘合，通过使用等量的PN759增粘剂代替间苯二酚，并对胶料的性能及老化后性能进行了测试分析。结果表明，PN759较间苯二酚具有更高的热稳定性;在橡胶与钢丝帘线的粘合中使用等量PN759代替间苯二酚后，胶料基本性能没有太大的变化，粘合力提高。经相同的老化时间后，PN759的粘合力保持率也比间苯二酚的高。可见在一定范围内可以用PN759代替间苯二酚。

PN759;间苯二酚;增粘剂;抽出力

0 引言

近年来，随着汽车制造业和交通运输业(尤其是高速公路)的迅猛发展，汽车的性能有了很大的提高，因而对轮胎的性能也有了更高的要求。传统的斜交轮胎已经不能满足当前汽车行业的发展，正逐步被性能优越的子午线轮胎所代替。骨架材料与橡胶的粘合质量是保证子午线轮胎使用性能的关键。尤其是发展中国家，超载现象严重，路面状况较差，气候差别大。当轮胎被划伤后，裂口逐渐扩展，空气、水和尘埃等杂质就有可能侵蚀裂口，加上轮胎在高速滚动中生热大，这些因素都将影响橡胶与骨架材料的粘接强度。子午线轮胎的生产实践表明，钢丝帘线与橡胶之间具有良好的初始粘合强度，但这并不能保证轮胎的使用性能与使用寿命，还要求在老化和腐蚀发生后橡胶与钢丝仍具有较高的粘合力保持率。经研究发现，在橡胶中加入增粘剂，可在不同程度上改善橡胶与骨架材料间的粘合性能，但有的增粘剂对加工性能带来不利因素，如间苯二酚在高温下容易升华，污染环境，影响操作工人身体健康。增粘剂的开发与应用是子午线轮胎发展中的重大技术进步，因而增粘剂已成为子午线轮胎生产中不可缺少的组分［1］

本文针对轮胎行业中橡胶与钢丝帘线的粘合，通过使用等量的PN759增粘剂代替间苯二酚，并对胶料的性能及老化后性能进行测试分析。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶(NR)，牌号 SMR20，马来西亚产;炭黑，德固赛公司产;氧化锌(ZnO)，大连氧化锌厂产;硬脂酸(SA)，马来西亚立程有限公司产;防老剂，南京化学工程有限公司产;间苯二酚，南京化学工程有限公司产;PN759，氰特种表面技术有限公司产;促进剂，山东单县有限公司产;固化剂，太原市元太生物化工有限公司产;防焦剂，山东阳谷华太有限公司产;硫磺，无锡市钱桥橡胶助剂厂产。

1.2 基本配方

本实验采用对比法，分别对基本配方(1#)、添加间苯二酚(2#)、添加 PN759(3#)三种配方进行对比，具体配方见表1。

1.3 主要设备与仪器

SK-160B 160×320开炼机，上海橡胶机械厂产品;MD2000型硫化仪，美国Alpha公司产品;MR2000型黏度计，美国Alpha公司产品;真空平板硫化机，佳鑫电子设备有限公司产品;AI-7000S电子拉力试验机，台湾高铁公司产品;401A型老化实验箱，上海仪器实验总厂产品。

表1 实验配方

1.4 试样制备

采用两段混炼法炼胶;将停放后的终炼胶片沿垂直于压延方向剪成65 mm ×12 mm的胶片，将胶片放入模型中，并将准备好的钢丝帘线放在胶片上和沟槽里，再把另一块胶片放到钢丝帘线上并压实，送入平板硫化机中进行硫化，硫化温度151℃。

1.5 性能测试

硫化特性测定按照 ASTMD-2084方法进行;门尼焦烧和门尼黏度按ASTMD-1646方法进行;拉伸强度及拉断伸长率按GB-T528-1998进行;抽出力测试按 ASTM进行［2］。

2 结果与讨论

2.1 PN759与间苯二酚的热重分析

间苯二酚在高温下容易升华而损失，而且还会污染环境;由于间苯二酚有毒，它的有毒气体严重影响操作人员的身体健康。为此，我们对间苯二酚和PN 759进行了恒温和变温条件下的热重分析，具体如图1所示。

图1反映的是间苯二酚与PN759在变温情况下的质量损失情况。实验温度的变化范围为30℃-350℃，加热速率为2℃ /min。

从图1可以看出，间苯二酚在120℃时开始出现质量损失，温度达到218℃时，间苯二酚的质量损失已经达到96%。但是，PN759几乎没有什么变化，这也进一步说明间苯二酚在高温下升华或分解，产生大量烟雾，污染环境，影响操作人员身体健康。PN759在190℃时出现微量的损失，因此，在炼胶和硫化时不会因为温度高而产生热损失。

图1 PN759与间苯二酚变温热重分析

2.2 PN759对胶料硫化性能的影响

在100℃下采用大转子硫化仪测定胶料的门尼黏度，在151℃时测定胶料的硫化特性［3］，结果如表2所示。

表2 PN759和间苯二酚对胶料硫化特性的影响

由表2可以看出，采用PN759胶料的门尼黏度较采用间苯二酚的稍低，胶料的加工性能基本相似;使用间苯二酚和PN759使胶料焦烧时间均有显著增加，采用PN759后胶料的硫化速率也有所降低，但是胶料的硫化返原得到了较好的改善。从表2还可以看出，使用PN759后胶料达到正硫化的时间加长了，硫化速度变慢了。

2.3 PN759对硫化胶性能的影响

分别测试了硫化20 min、30 min、50 min后硫化胶料的硬度、拉伸强度、拉断伸长率。具体结果见图2所示。

图2 硫化胶性能影响

从图2可以看出，添加间苯二酚和PN759使胶料硬度有明显提高，特别是PN759对胶料的硬度影响更大，并且二者随硫化时间的增加，硬度也提高，增加的幅度PN759也较间苯二酚大。使用PN759后胶料的拉伸强度有所降低，随着硫化时间的增加，降低的速度减慢，间苯二酚硫化时间较短时，拉伸强度较大，但随硫化时间的增加前者下降的速度加快;使用增粘剂后胶料的拉断伸长率下降了，可见加入增粘剂后胶料中产生的交联键增多，从而使拉断伸长率降低。但含PN759胶料较间苯二酚胶料的拉断伸长率大，这主要是使用PN759后胶料形成的交联键较间苯二酚的少，因而拉断伸长率大。

2.4 对粘合性能的影响

将胶料置于151℃下硫化30 min测定其H抽出力，粘合指数及覆胶等级，如表3所示。

表3 胶料的粘合力

从表3可以看出，使用增粘剂后胶料与钢丝帘线的粘合指数和覆胶率都有提高，这说明胶料与钢丝帘线的粘合力有了较大的提高，并且采用PN759的胶料较间苯二酚的粘接强度高。为了进一步考察PN759对粘接强度的影响，对上述试样在100℃条件下进行了老化试验，具体结果如图3所示。

图3 老化对粘合强度的影响

从图3可以看出，胶料在硫化30 min后的粘合力随着老化时间的增加而下降，使用PN759后胶料的粘合力下降的速度比使用间苯二酚的慢。在相同的老化时间下，PN759胶料的粘合力较间苯二酚的高。

3 结论

(1)通过对PN759和间苯二酚作热重分析后发现，PN759的热稳定性较间苯二酚的高。特别是在120℃左右时间苯二酚开始出现大量热损失，但PN759基本无损。

(2)橡胶与钢丝帘线的粘合中使用等量PN759(1～2份)增粘剂胶料的硫化速率降低，硬度提高，定伸应力下降，拉伸强度提高，拉断伸长率增大，但粘合力有了很大的提高，并且，在相同老化时间内PN759的粘合力也比间苯二酚的高。

［1］ 林向阳.预缩合树脂RF-90替代间苯二酚的实验研究［J］.轮胎工业，2003，2(9)：527-532.

［2］ 任绍文.影响钢丝帘线与橡胶粘合力测试的因素分析［J］.轮胎工业，2003，23(8)：486-488.

［3］ 尚永宁.全钢载重子午线轮胎钢丝帘线的使用状况及发展趋势［J］.轮胎工业，2006，26(5)：263-265.

［责任编辑：张启跃］

Abstract：PN759 is a new environmentally friendly adhesion promoter.In this paper，rubber and tire industry，wire bonding connection，through using the same amount of PN759 adhesion promoter instead of resorcinol，and the performance of rubber and the performance of aging test analysis.The results showed that：PN759 than the resorcinol with higher thermal stability;in the rubber and the adhesion of steel cord used in place of resorcinol equivalent PN759 after the basic properties of rubber is not much change，to improve adhesion ，and in the same aging time，PN759 adhesive will keep rates higher than the resorcinol.Can be seen to some extent can be replaced by resorcinol PN759.

Keywords：alnovol PN759;resorcinol;adhesion-promoter;extract strength

Applied research on adhesive promoter PN759 in the rubber and steel cord adhesion

LI Zhuang， LI Qiang， CHU Fu-qiang

(Luo Yang Ship Material Research insistitute，Luoyang 471039，China)

TQ 330.38+7

B

1671-8232(2010)11-0011-04

2010-03-26